Eletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise) no ENEM

Questão 1

Em uma pesquisa sobre eletrodepositação de metais para a indústria de microeletrônica, técnicos realizam a eletrólise de uma solução de nitrato de prata para depositar prata metálica sobre um substrato. A lei de Faraday afirma que a massa depositada é proporcional à carga elétrica que passa pelo circuito e inversamente proporcional ao número de elétrons envolvidos na semirreação. A semirreação de deposição é Ag⁺ + e⁻ → Ag, em que cada mol de prata requer 1 mol de elétrons. Os técnicos registram que passou uma carga total de 96 500 C pelo circuito (equivalente a 1 faraday, F = 96 500 C/mol e⁻) e que a massa molar da prata é 108 g/mol. Um dos técnicos precisa prever a massa de prata depositada nessa condição, usando a equação m = (M × Q) / (n × F), em que M é a massa molar, Q a carga total, n o número de elétrons por mol de metal e F a constante de Faraday. Com base nesses dados e nessa equação, qual é a massa de prata depositada?

Gabarito: C. A lei de Faraday relaciona carga elétrica e massa depositada na eletrólise. Para 1 F de carga e n = 1, deposita-se exatamente 1 mol do metal, cuja massa em gramas é igual à sua massa molar. Esse princípio é fundamental para controlar a espessura de revestimentos metálicos em aplicações industriais de alta precisão.

Questão 2

Em uma aula prática de química, estudantes montam uma pilha simples para entender como a corrosão de metais pode ser aproveitada para gerar eletricidade, um tema ligado à tecnologia das baterias do cotidiano. O professor explica que, em toda reação de oxirredução, uma espécie sofre oxidação ao perder elétrons, enquanto outra sofre redução ao ganhar elétrons. Na montagem, uma placa de zinco metálico é mergulhada em uma solução, e os estudantes observam que átomos de zinco vão se transformando em íons que passam para o líquido. A semirreação descrita pelo professor é Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, em que átomos neutros do metal se convertem em cátions. Com base nesse processo e na definição de oxidação e redução apresentada na aula, qual é o fenômeno que está ocorrendo com o zinco metálico nessa transformação?

Gabarito: A. Oxidação é a perda de elétrons e implica aumento do número de oxidação; redução é o ganho de elétrons. A espécie que se oxida é o agente redutor, e a que se reduz é o agente oxidante. Reconhecer quem perde e quem ganha elétrons é a base para entender pilhas e baterias.

Questão 3

Uma campanha de educação científica em redes sociais explica por que carros antigos enferrujam mais rapidamente em regiões litorâneas com alta umidade e presença de sal marinho. A postagem descreve que o processo de corrosão do ferro envolve uma reação eletroquímica entre o metal e o oxigênio da atmosfera, em que o ferro perde elétrons e forma compostos chamados óxidos de ferro, responsáveis pela coloração avermelhada típica da ferrugem. O químico responsável pelo conteúdo explica que, para identificar o estado de oxidação do ferro em cada composto formado, é preciso aplicar as regras de determinação do número de oxidação (NOX). Em um dos compostos descritos, o ferro se apresenta como Fe³⁺ em uma substância de fórmula Fe₂O₃, onde o oxigênio tem NOX igual a −2. Sabendo que a soma de todos os NOX em um composto neutro é zero, qual é o número de oxidação do ferro no Fe₂O₃?

Gabarito: A. Para achar o NOX de um elemento em um composto neutro, aplica-se a regra: a soma ponderada dos NOX de todos os átomos é zero. O oxigênio quase sempre vale −2, o que permite calcular o NOX do ferro diretamente. Na ferrugem Fe₂O₃, o ferro tem NOX +3, evidenciando que sofreu oxidação ao perder elétrons para o oxigênio.